[0001] L'invention concerne un procédé de conditionnement et de diffusion d'air dans des
véhicules notamment de transport en commun, et plus particulièrement les voitures
des rames des chemins de fer, par exemple des chemins de fer dits métropolitains ;
elle concerne également un véhicule pour la mise en oeuvre de ce procédé.
[0002] En effet, la ventilation des voitures des rames des chemins de fer métropolitains
doit respecter un certain nombre de normes dont certaines sont récentes. En particulier
les voitures doivent être ventilées au moyen d'air ayant un débit d'au moins 25 m
3 par heure et par passager en air extérieur nécessitant l'appoint de 15 m
3 par heure et par passager d'air intérieur.
[0003] De plus, les chemins de fer métropolitains fonctionnent dans des conditions qui rendent
difficile l'utilisation dans les voitures, des techniques de ventilation mises en
oeuvre dans les voitures des chemins de fer classiques.
[0004] Tout d'abord, les rames des chemins de fer métropolitains desservent un parcours
en grande partie en tunnel où les conditions climatiques sont stables, avec en alternance
des passages brusques à l'extérieur où les conditions sont très différentes. En outre,
la densité d'occupation des voitures est très variable d'un instant à l'autre, et
parfois un grand nombre de passagers sont en station debout, la tête proche du plafond.
[0005] A priori, la mise en oeuvre d'une installation de conditionnement d'air semble donc
souhaitable.
[0006] Cependant, cette solution consistant à maintenir des conditions intérieures approximativement
constantes se révèle difficilement envisageable, à cause de la fréquence de l'ouverture
des portes (en moyenne toutes les 90 secondes environ), et de la durée de cette ouverture
(en moyenne une quinzaine de secondes).
[0007] Aussi, il apparaît que la solution la plus appropriée est de s'attacher plutôt à
assurer la qualité de ce qui est directement sensible pour le passager, à savoir l'air
introduit, au moyen de diffuseurs, dans la voiture.
[0008] Naturellement, la température de l'air insufflé au niveau du visage des personnes
les plus proches de l'origine du jet ne doit pas leur créer de sensation désagréable
et en particulier de froid et de vitesse en comparaison de l'air ambiant, et la température
du jet doit être perçue par le passager comme étant pratiquement constante.
[0009] Par ailleurs, compte tenu, sur une même ligne de chemin de fer métropolitain, de
la succession de tronçons en tunnel et de tronçons aériens, et de la section nécessairement
restreinte des tunnels en milieu urbain, due à la densité des équipements souterrains
des villes, les dimensions des voitures en section transversale sont réduites autant
qu'il est possible. Comme de plus, toujours à cause de la densité des équipements
souterrains des villes, certaines courbes doivent présenter un très faible rayon,
la longueur des voitures doit être également réduite. La nécessité d'un espace raisonnable
pour chaque passager, eu égard au nombre de passagers à transporter dans une rame,
exige donc de consacrer la plus grande partie du volume de celle-ci au transport des
personnes, et de réduire l'espace consacré aux équipements, notamment de traitement
de l'air, que cet espace consacré aux équipements soit pris sur la longueur ou sur
la section des voitures.
[0010] Ainsi, la présente invention vise à créer un procédé de conditionnement et de diffusion
d'air efficace, et à loger une ou plusieurs installations de mise en oeuvre de ce
procédé dans un espace ou des espaces restreint(s) s'étendant longitudinalement par
rapport à la voiture et présentant en section transversale une largeur de l'ordre
de 1,4 m et une hauteur à peine supérieure à une vingtaine de centimètres, avec dans
certaines zones une tolérance pour atteindre une hauteur d'environ 35 cm, l'espace
dévolu à l'installation étant localisé à la partie supérieure de la voiture et plus
particulièrement entre le plafond et la toiture de celle-ci.
[0011] L'invention vise aussi à diffuser le long de chaque voiture, une quantité d'air par
unité de surface qui soit sensiblement constante, avec une vitesse approximativement
constante, et une capacité également pratiquement constante d'induction d'air intérieur,
cela afin de constituer un mélange à une température acceptable pour les passagers
debout à proximité des organes de diffusion (visage à une trentaine de centimètres
du diffuseur), cette température ne s'écartant pas de plus de 4°C environ de la température
ambiante de la voiture.
[0012] A cette fin, l'invention consiste en un procédé de conditionnement et de diffusion
d'air dans un véhicule équipé d'au moins une installation de ventilation comportant
un appareillage de refroidissement d'air comprenant au moins deux compresseurs, caractérisé
en ce que l'on forme au moins un courant d'air provenant de l'intérieur et au moins
un courant d'air provenant de l'extérieur du véhicule, on mélange ces courants d'air,
on mesure en permanence ou par intervalles la température de l'air mélangé, et, si
la température est au moins égale à une première valeur on met en fonctionnement un
compresseur de l'appareillage de refroidissement puis si la température descend à
une valeur égale ou inférieure à une deuxième valeur inférieure à la première on arrête
le compresseur, mais si la température continue à monter au moins jusqu'à une troisième
valeur supérieure à la première on met en fonctionnement un autre compresseur de l'appareillage
de refroidissement puis si la température descend au dessous d'une quatrième valeur
comprise entre la première et la troisième on arrête cet autre compresseur.
[0013] Grâce à ces caractéristiques, il est possible d'assurer un rafraîchissement des voitures
sans provoquer de chocs thermiques pour les passagers, et de faire fonctionner efficacement
le procédé sur une large plage de températures extérieures.
[0014] Le procédé peut de plus présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes
:
- dans une installation de ventilation comportant un dispositif de réchauffage de l'air
mélangé, si la température mesurée est inférieure à une cinquième valeur inférieure
à la deuxième valeur on met en fonctionnement le dispositif de réchauffage de l'air
mélangé puis si la température atteint au moins une sixième valeur comprise entre
la cinquième valeur et la deuxième valeur on arrête le fonctionnement du dispositif
de réchauffage ;
- dans un véhicule destiné à transporter des passagers, on diffuse dans le véhicule
de l'air mélangé à partir d'air provenant de l'extérieur du véhicule et dont le débit
est au moins égal à 25 m3 par heure et par passager, et d'air provenant de l'intérieur du véhicule ;
- dans un véhicule destiné à transporter des passagers, on diffuse dans le véhicule
de l'air mélangé à partir d'air provenant de l'extérieur du véhicule et d'air provenant
de l'intérieur du véhicule, le débit d'air mélangé étant au moins égal à 40 m3 par heure et par passager ;
- on diffuse dans le véhicule de l'air mélangé à partir d'air provenant de l'extérieur
du véhicule dont le débit est au moins égal à 3000 m3 par heure et d'air provenant de l'intérieur du véhicule ;
- on diffuse dans le véhicule de l'air mélangé à partir d'air provenant de l'extérieur
du véhicule et d'air provenant de l'intérieur du véhicule, le débit d'air mélangé
étant au moins égal à 4800 m3 par heure ;
- dans un véhicule équipé d'au moins une installation de ventilation comportant des
diffuseurs pour diffuser chacun une partie de l'air mélangé, les diffuseurs comportant
un col de sortie d'air mélangé, la vitesse de l'air sortant, mesurée au col des diffuseurs,
est comprise environ dans la gamme de 4,5 m/s à 5,5 m/s ;
- dans un véhicule équipé d'au moins une installation de ventilation comportant des
diffuseurs à induction pour diffuser chacun une partie de l'air mélangé, pour chaque
diffuseur, l'air diffusé est mélangé à de l'air ambiant avec un taux d'induction d'environ
50%.
[0015] L'invention concerne également un véhicule pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisé
en ce qu'il comporte au moins une installation de ventilation comprenant des moyens
d'introduction d'air intérieur au véhicule en vue de former au moins un courant d'air
entrant intérieur, des moyens d'introduction d'air extérieur au véhicule en vue de
former au moins un courant d'air entrant extérieur, un dispositif mélangeur pour mélanger
ces courants entrants et former un courant d'air mélangé, un appareillage de refroidissement
d'air mélangé comportant un échangeur-évaporateur par où transite l'air mélangé et
des compresseurs fonctionnant sélectivement pour coopérer avec l'échangeur-évaporateur
en réponse à la température de l'air mélangé détectée par un capteur disposé en amont
de l'échangeur-évaporateur de telle sorte qu'en fonction de cette température aucun
compresseur ne fonctionne ou seulement l'un d'entre eux ou tous les compresseurs simultanément,
et des dispositifs de soufflage pour transmettre l'air mélangé qui a transité dans
l'appareillage de refroidissement à au moins une gaine de circulation d'air mélangé.
[0016] Le véhicule peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes
:
- l'installation de ventilation comporte un dispositif de réchauffage monté en aval
de l'échangeur-évaporateur, par où transite l'air mélangé, et fonctionnant sélectivement
en réponse à la température de l'air mélangé détectée par le capteur disposé en amont
de l'échangeur-évaporateur ;
- l'installation de ventilation est logée partiellement dans un caisson implanté entre
le plafond et la toiture du véhicule, ce caisson comportant un coffret dans lequel
sont logés des condenseurs et des moto-ventilateurs de l'appareillage de refroidissement
et dont des parois comportent des ouvertures d'entrée d'air extérieur, et le caisson
renferme, hors du coffret, 1'échangeur-évaporateur et les compresseurs de l'appareillage
de refroidissement, un dispositif de réchauffage d'air, et les dispositifs de soufflage
comprenant des ventilateurs ainsi que leur moteur d'entraînement, ce caisson comportant
au moins une paroi munie d'au moins une trappe de reprise d'air intérieur au véhicule
;
- le caisson est approximativement centré par rapport à un plan vertical qui est un
plan central longitudinal du véhicule, et le coffret est disposé à une extrémité du
caisson en direction longitudinale et est centré par rapport au caisson en direction
transversale ;
- dans le coffret, des condenseurs de forme allongée s'étendent dans la direction longitudinale
du véhicule le long des parois latérales du coffret, et des moto-ventilateurs sont
disposés entre les condenseurs et présentent un axe central disposé verticalement,
et les compresseurs ainsi que les trappes de reprise d'air sont disposés de part et
d'autre du coffret ;
- l'échangeur-évaporateur est disposé dans le caisson au voisinage d'une extrémité du
coffret, et les dispositifs de soufflage sont disposés à l'opposé du coffret dans
le caisson ;
- l'installation comporte des gaines de circulation de l'air mélangé comprenant au moins
une gaine haute vitesse dans laquelle les dispositifs de soufflage soufflent l'air
mélangé et au moins une gaine faible vitesse raccordée à la gaine haute vitesse pour
en recevoir l'air mélangé, et la gaine faible vitesse comporte des diffuseurs à induction
;
- la gaine faible vitesse est disposée sur la gaine haute vitesse, à laquelle elle est
accolée, et comporte deux parois inférieures latérales s'étendant le long de voussoirs
du véhicule, les diffuseurs à induction étant portés par ces parois inférieures, le
long de laquelle ils s'étendent en au moins une rangée par paroi inférieure latérale
;
- chaque paroi inférieure de gaine basse vitesse comporte deux rangées longitudinales
de diffuseurs dont l'axe longitudinal est incliné par rapport à la verticale, les
diffuseurs d'une rangée étant orientés pour souffler l'air vers une paroi latérale
du véhicule et ceux de l'autre rangée pour souffler l'air vers un couloir central
du véhicule ;
- le véhicule comporte deux installations de ventilation, comportant chacune un caisson
dans lequel sont logés des éléments de l'installation et notamment l'appareillage
de refroidissement, à une extrémité respective du véhicule.
[0017] On notera que la température intérieure des voitures n'est pas directement contrôlée
et commandée, et peut varier en fonction de l'occupation de l'espace, tout en restant
à l'intérieur d'une plage confortable pour les passagers. Cette possibilité de ne
pas contrôler et commander la température intérieure n'est possible qu'avec une diffusion
performante.
[0018] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description
qui va suivre d'une forme de réalisation de l'invention donnée à titre d'exemple non
limitatif et illustrée par les dessins joints dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma synoptique de fonctionnement d'une installation de production
et de diffusion d'air équipant un véhicule selon l'invention,
- la figure 2 est un schéma d'implantation d'une partie des éléments de cette installation
en vue de dessus,
- la figure 3 est une vue de côté d'une partie des éléments de la figure 2,
- la figure 4 est un diagramme montrant le mode de fonctionnement de l'installation
des figures 1 à 3, et
- la figure 5 est une section schématique d'une autre partie de l'installation, selon
un plan s'étendant transversalement au véhicule.
[0019] L'installation dont le schéma général de fonctionnement est représenté sur la figure
1 est destinée à mélanger dans un dispositif 1 tel qu'un collecteur, un courant d'air
prélevé à l'intérieur du véhicule et un courant d'air provenant de l'extérieur, pour
former un courant d'air mélangé qui est amené dans un appareillage de refroidissement
2 puis un dispositif de réchauffage 3 et est soufflé par des dispositifs de soufflage
4 dans des gaines de circulation ; on notera que le dispositif de réchauffage 3 est
indépendant de l'installation de chauffage général de la voiture.
[0020] A titre d'exemple, pour une voiture de chemin de fer métropolitain, le débit du courant
d'air intérieur (« air repris ») destiné à jouer le rôle de tampon thermique est de
l'ordre de 1800 m
3/h, le débit du courant d'air extérieur (« air neuf ») est de l'ordre de 3000 m
3/h, et le débit d'air mélangé donc d'air traité et ensuite soufflé, environ de 4800
m
3/h, pour obtenir un refroidissement de 20000 fg/h environ.
[0021] On peut noter que bien que l'air mélangé parcoure toujours l'appareillage de refroidissement
2 et le dispositif de réchauffage 3, l'un ou/et l'autre peuvent, en fonction des conditions
climatiques, ne pas être en fonctionnement, l'expression « air traité » signifiant
simplement qu'il s'agit de l'air sortant de l'ensemble constitué par l'appareillage
de refroidissement et le dispositif de réchauffage, même si aucun traitement réel
n'a été effectué et si la température de l'air à la sortie est la même qu'à l'entrée.
[0022] La partie amont de l'installation, depuis les moyens qui permettent d'introduire
l'air repris et l'air neuf jusqu'aux dispositifs de soufflage inclus, est constituée
sous la forme d'une unité de traitement logée dans un caisson 5 implanté entre le
plafond et la toiture du véhicule et gérée par une unité électrique de commande ;
cette unité de traitement est représentée schématiquement sur les figures 2 et 3 montrant
l'implantation des divers éléments permettant de respecter les caractéristiques dimensionnelles
évoquées plus haut, imposées par un cahier des charges.
[0023] Le caisson 5 dans lequel est logée l'unité de traitement est approximativement centré
par rapport à un plan vertical 6 qui est le plan central longitudinal du véhicule,
ici une voiture de chemin de fer métropolitain ; ce caisson comporte un coffret 7
disposé à l'une de ses extrémités en direction longitudinale et également centré en
direction transversale, contenant des condenseurs 8 et des moto-ventilateurs 9 de
refroidissement des condenseurs appartenant à l'appareillage de refroidissement 2
comme on le verra dans la suite.
[0024] Deux trappes de reprise 10 de section calibrée, disposées dans la paroi inférieure
du caisson 5 de chaque côté de celle-ci, sont destinées à introduire de l'air intérieur
au véhicule dans l'installation et transmettre cet air repris au dispositif mélangeur
1.
[0025] Deux grilles pare-pluie 11 ouvertes sur l'extérieur du véhicule et équipant les parois
latérales du coffret 7 sont destinées à introduire de l'air extérieur dans l'installation
et à le transmettre également à ce dispositif 1.
[0026] La sortie du dispositif mélangeur 1 est reliée à l'appareillage de refroidissement
2 par l'intermédiaire d'un dispositif de filtrage 12 raccordé à un échangeur-évaporateur
13 appartenant également à l'appareillage de refroidissement 2.
[0027] L'échangeur-évaporateur 13 est du type à vaporisation de fluide frigorigène (par
exemple celui connu sous la référence R134a) ; ce fluide frigorigène est comprimé
dans des compresseurs 14 disposés de part et d'autre du coffret 7, à proximité de
l'extrémité du caisson 5.
[0028] L'échangeur-évaporateur 13 est approximativement centré par rapport au véhicule lorsque
l'on considère la direction transversale de celui-ci et s'étend approximativement
symétriquement de part et d'autre du plan central 6 au voisinage de l'extrémité du
coffret 7 opposée à son extrémité commune avec le caisson 5, dont il est séparé par
le dispositif de filtrage 12.
[0029] La sortie d'air de l'échangeur-évaporateur 13 est reliée à l'entrée du dispositif
de réchauffage 3 lui-même centré de la même manière dans le véhicule, le coffret 7
et le dispositif de réchauffage 3 étant disposés de part et d'autre de l'échangeur-évaporateur
13.
[0030] La sortie d'air du dispositif de réchauffage 3 est reliée à des ventilateurs de soufflage
15 appartenant aussi aux dispositifs de soufflage 4, placés de part et d'autre du
plan central 6 et entraînés par un moteur 16 commun disposé entre eux en étant axé
sur ce plan 6, à l'opposé du coffret 7 dans le caisson 5 ; les ventilateurs 15 sont
montés en entrée de gaines de circulation s'étendant le long du véhicule, dans le
plafond de celui-ci comme on le verra dans la suite.
[0031] Dans cette installation, des courants d'air intérieur et extérieur sont formés et
mélangés, et l'air mélangé est filtré, aspiré au travers de l'échangeur-évaporateur
13 au contact duquel il peut se refroidir, puis du dispositif de réchauffage 3 au
contact duquel en alternative il peut se réchauffer, en fonction de sa température
initiale, et enfin propulsé par les ventilateurs de soufflage 15 dans les gaines de
circulation.
[0032] Selon l'invention, l'appareillage de refroidissement 2 comporte plusieurs groupes
frigorifiques, ici deux groupes identiques ou de même puissance pouvant être actionnés
de telle sorte qu'un seul soit en fonctionnement ou les deux simultanément afin d'obtenir
deux « niveaux » de réfrigération. L'installation possède donc quatre « niveaux »
de fonctionnement : un niveau de ventilation simple, deux niveaux de réfrigération,
et un niveau de réchauffage.
[0033] En cas de fonctionnement de l'appareillage de refroidissement 2, la chaleur perdue
par l'air et transférée au fluide frigorigène doit être évacuée vers l'extérieur ;
cette évacuation s'effectue au niveau du coffret 7, dans lequel le fluide frigorigène
évaporé est condensé au moyen des condenseurs 8 au travers desquels circule de l'air
de refroidissement aspiré par les moto-ventilateurs 9.
[0034] Comme l'appareillage de refroidissement comporte deux groupes frigorifiques, deux
compresseurs 14 hermétiques sont disposés respectivement de part et d'autre du coffret
7, et celui-ci contient deux condenseurs 8 et deux moto-ventilateurs 9, chaque groupe
frigorifique comprenant un compresseur et un condenseur fonctionnant en association
avec les moto-ventilateurs. Les deux condenseurs 8, de forme allongée, s'étendent
dans la direction longitudinale du plan central 6, le long des parois latérales du
coffret 7 ; les deux moto-ventilateurs 9 sont disposés entre les condenseurs et ont
leur axe central disposé verticalement dans le plan central 6, l'un étant à proximité
de l'extrémité du coffret qui est proche du dispositif de filtrage 12 et l'autre à
proximité de l'extrémité opposée qui est à une extrémité du caisson 5. Afin que la
ventilation soit efficace, les condenseurs 8 sont à proximité de la base, évasée vers
l'extérieur, des ventilateurs 9, et latéralement inclinés vers le bas en direction
des parois latérales du coffret 7. Les axes centraux respectifs des compresseurs 14
sont eux mêmes verticaux de part et d'autre du coffret. Pour être étanches vis-à-vis
des intempéries et des projections des installations de lavage des voitures, le coffret
7 comporte une double enveloppe ; cette double enveloppe est munie de larges ouvertures
vers l'extérieur pour permettre l'important débit d'air nécessaire au refroidissement
(environ 4000 m3/h), disposées par exemple en chicanes.
[0035] L'évacuation des eaux de pluie est assurée par deux canalisations latérales d'une
cinquantaine de millimètres de diamètre partant de l'avant du coffret et venant traverser
verticalement son fond pour se piquer sur le dispositif d'évacuation de la voiture
(non représentés).
[0036] Egalement, le refroidissement de l'air au travers de l'échangeur-évaporateur 13 s'accompagne
d'un phénomène de condensation sur les parois froides (ailettes de l'évaporateur)
; les condensats sont recueillis dans un bac en tôle servant de support à l'évaporateur
et sont évacués par deux conduits latéraux venant se piquer sur les évacuations du
caisson à condenseur. Un système à siphon est nécessaire pour assurer l'écoulement
des condensats en compensant la dépression qui règne à l'intérieur (cette dépression
étant de l'ordre d'une quarantaine de millimètres de colonne d'eau) ; ces éléments
dont la conception est à la portée de l'homme de métier ne sont pas représentés sur
les dessins.
[0037] Cet agencement est rendu extrêmement compact afin que l'installation logée dans le
plafond de la voiture ne soit pas proche de la voûte du tunnel à un point tel que
l'introduction d'air soit entravée.
[0038] Le dispositif de réchauffage 3 est à résistance(s) électrique(s).
[0039] L'unité électrique de commande (non représentée) gère le fonctionnement de l'unité
de traitement en fonction de mesures de température. Plus précisément, un capteur
de température (non représenté) placé en amont de l'échangeur-évaporateur 13 pour
mesurer soit en permanence soit à intervalles réguliers ou non la température de l'air
mélangé (air neuf + air repris), est relié électriquement à l'unité de commande pour
lui transmettre des informations.
[0040] Le procédé de fonctionnement que l'on met en oeuvre est le suivant (diagramme de
la figure 4) :
[0041] Si l'on mesure une température d'air mélangé inférieure à une valeur Te1 ici égale
à 13° C, on met en fonctionnement le dispositif de réchauffage 3, dont on interrompt
le fonctionnement seulement si la température s'élève au moins à une température Td1
ici égale à 15° C.
[0042] Si l'on mesure une température d'air mélangé égale ou supérieure à une valeur Te2
ici égale à 21° C, on met en route un premier compresseur de circuit frigorifique
; si le refroidissement est suffisant, la température dans le véhicule diminue suffisamment
pour que la température de l'air mélangé diminue également. Si l'on atteint une température
égale ou inférieure à une valeur Td2 ici égale à 19° C, on arrête le compresseur de
ce groupe frigorifique. On ne remet le compresseur en fonctionnement que si la température
de l'air mélangé atteint à nouveau la valeur Te2 égale à 21° C.
[0043] Si le fonctionnement de ce groupe n'empêche pas l'élévation de la température de
l'air mélangé, lorsque l'on mesure une température égale ou supérieure à une valeur
Te3 ici de 25° C, on met en service le deuxième compresseur, et on arrête ce compresseur
lorsque la température de l'air mélangé redescend à une valeur ou sous une valeur
Td3 ici de 23° C.
[0044] Ce mode de fonctionnement d'une installation par laquelle sont prélevés environ 1500
m
3/h d'air neuf et 900 m
3/h d'air repris permet ainsi d'injecter dans une voiture de chemin de fer métropolitain
comportant deux installations de ce type, environ 40 m
3 d'air mélangé par heure et par passager autour de 20° C dans une large gamme de températures
ambiantes.
[0045] Le transfert de l'air « traité », pour être suffisamment rapide et assurer des débits
constants le long des voitures, est réalisé au moyen d'un système de gaines de circulation
(figure 5) s'étendant comme on l'a vu sur la longueur du véhicule de préférence dans
le plafond de celui-ci ; l'air traité est injecté dans l'espace à ventiler au moyen
de diffuseurs à fort pouvoir d'induction. Le débit étant important, selon l'invention,
il a été trouvé avantageux de concevoir un transfert à haute vitesse avec détente
avant diffusion.
[0046] A cette fin, à la sortie du caisson 7, les ventilateurs de soufflage 15 insufflent
l'air dans une gaine haute vitesse 17 approximativement centrée dans le sens de la
largeur du véhicule et sur laquelle est disposée une gaine basse vitesse 18 dont une
partie de la paroi inférieure est superposée ou commune avec la paroi supérieure de
la gaine haute vitesse 17, les deux gaines communiquant par des ouvertures centrales
19 se succédant le long de la voiture. Tandis que la gaine haute vitesse 17 présente
intérieurement une section transversale approximativement rectangulaire, la gaine
basse vitesse 18 présente une section en U retourné et ses deux parois inférieures
20 s'étendant latéralement le long des voussoirs du plafond du véhicule sont munies
de groupes de diffuseurs 21, comme on l'a vu à induction ; la détente du mélange assure
un bon équilibrage du débit et la perte de charge une répartition homogène de l'air,
tandis que grâce au fait que les diffuseurs 21 sont à induction, le jet d'air soufflé
peut être relativement froid car il se mélange intimement rapidement avec une grande
quantité d'air ambiant ; à titre d'exemple, le flux de sortie de chaque diffuseur
d'air se mélange à de l'air ambiant avec un taux d'induction d'environ 50%, et les
diffuseurs étant à 2,10 m du sol du véhicule, l'air insufflé n'est plus ressenti en
tant que tel déjà à 1,8 m du sol.
[0047] Grâce à la structure adoptée, on obtient une vitesse au col du diffuseur importante,
supérieure aux valeurs prescrites par la norme NFF 13010, conférant un pouvoir d'induction
élevé.
[0048] Chaque paroi inférieure latérale 20 de la gaine basse vitesse 18 comporte deux rangées
longitudinales de diffuseurs 21 régulièrement espacés dont l'axe longitudinal est
incliné par rapport à la verticale ; ici, les diffuseurs de la rangée la plus éloignée
du plan central longitudinal 6 sont orientés pour insuffler l'air vers les parois
latérales de la voiture en léchant la surface des voussoirs en la balayant sur la
distance la plus longue possible, et ceux de la rangée la plus proche de ce plan vertical
pour insuffler l'air vers le couloir central de celle-ci.
[0049] Les diffuseurs 21 peuvent être des cylindres en aluminium ou en alliage d'aluminium,
et l'inclinaison de leur axe central par rapport à la verticale est d'au moins 45°
; les parois inférieures latérales 20 de la gaine basse vitesse 18 sur lesquelles
ils sont montés sont constituées de tôles perforées démontables pour faciliter l'entretien.
Afin d'assurer la ventilation souhaitée, le débit total est de 200 à 250 m
3 par heure et par mètre linéaire, avec une vitesse au col comprise environ dans la
gamme de 4,5 m/s à 5,5 m/s ; le niveau sonore qui en résulte est sensiblement inférieur
à 60dbA, de l'ordre de 50 dbA.
[0050] Grâce à la proportion choisie pour les composants de l'air mélangé et particulièrement
au grand débit d'air « froid », et aux températures choisies pour le fonctionnement
de l'installation, l'air insufflé dans le véhicule dans les conditions climatiques
habituelles peut être à une température de l'ordre de 20° C, ce qui permet de l'introduire
directement dans le véhicule, d'accepter des variations brutales des conditions de
température de l'air neuf lors des passages en extérieur, de simplifier la régulation
en considérant l'air neuf comme une charge thermique au même titre que la charge de
la voiture, de permettre un rafraîchissement de la voiture sans les contraintes d'une
véritable climatisation, et d'assurer une bonne fiabilité par suite de l'adoption
d'une régulation en amont de l'évaporateur, ce qui limite les risques de givrage lors
des passages à l'extérieur.
[0051] Ces résultats sont obtenus au moyen d'une installation simple, ne faisant pas appel
à des structures métalliques lourdes mais simplement à une tôlerie auto-portante intégrant
l'ensemble du matériel, constituée de composants classiques, et permettant une maintenance
ou un remplacement aisés de ceux-ci, avec notamment un accès facile aux filtres lors
de leur changement, et une possibilité de dépose et de repose du caisson d'un seul
bloc par le toit du véhicule.
[0052] Le nombre des installations telles que celle qui vient d'être décrite, nécessaires
dans un véhicule, dépend naturellement des dimensions de celui-ci ; par exemple, dans
une voiture d'une rame de chemin de fer métropolitain conventionnelle, on pourra prévoir
deux installations comportant chacune un caisson 5 à une extrémité respective de la
voiture pour débiter au total les 4800 m
3/h nécessaires.
1. Procédé de conditionnement et de diffusion d'air dans un véhicule équipé d'au moins
une installation de ventilation comportant un appareillage de refroidissement d'air
comprenant au moins deux compresseurs (14), caractérisé en ce que l'on forme au moins
un courant d'air provenant de l'intérieur et au moins un courant d'air provenant de
l'extérieur du véhicule, on mélange ces courants d'air, on mesure en permanence ou
par intervalles la température de l'air mélangé, et, si la température est au moins
égale à une première valeur (Te2) on met en fonctionnement un compresseur de l'appareillage
de refroidissement puis si la température descend à une valeur égale ou inférieure
à une deuxième valeur (Td2) inférieure à la première (Te2) on arrête le compresseur,
mais si la température continue à monter au moins jusqu'à une troisième valeur (Te3)
supérieure à la première (Te2) on met en fonctionnement un autre compresseur de l'appareillage
de refroidissement puis si la température descend au dessous d'une quatrième valeur
(Td3) comprise entre la première (Te2) et la troisième (Te3) on arrête cet autre compresseur.
2. Procédé de conditionnement et de diffusion d'air dans un véhicule, selon la revendication
1, l'installation de ventilation comportant un dispositif de réchauffage de l'air
mélangé, caractérisé en ce que si la température mesurée est inférieure à une cinquième
valeur (Te1) inférieure à la deuxième valeur (Td2) on met en fonctionnement le dispositif
de réchauffage de l'air mélangé puis si la température atteint au moins une sixième
valeur (Td1) comprise entre la cinquième valeur (Te1) et la deuxième valeur (Td2)
on arrête le fonctionnement du dispositif de réchauffage.
3. Procédé de conditionnement et de diffusion d'air dans un véhicule destiné à transporter
des passagers, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on diffuse dans le
véhicule de l'air mélangé à partir d'air provenant de l'extérieur du véhicule et dont
le débit est au moins égal à 25 m3 par heure et par passager, et d'air provenant de l'intérieur du véhicule.
4. Procédé de conditionnement et de diffusion d'air dans un véhicule destiné à transporter
des passagers, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on diffuse dans le
véhicule de l'air mélangé à partir d'air provenant de l'extérieur du véhicule et d'air
provenant de l'intérieur du véhicule, le débit d'air mélangé étant au moins égal à
40 m3 par heure et par passager.
5. Procédé de conditionnement et de diffusion d'air dans un véhicule, selon la revendication
1, caractérisé en ce que l'on diffuse dans le véhicule de l'air mélangé à partir d'air
provenant de l'extérieur du véhicule dont le débit est au moins égal à 3000 m3 par heure et d'air provenant de l'intérieur du véhicule.
6. Procédé de conditionnement et de diffusion d'air dans un véhicule, selon la revendication
1, caractérisé en ce que l'on diffuse dans le véhicule de l'air mélangé à partir d'air
provenant de l'extérieur du véhicule et d'air provenant de l'intérieur du véhicule,
le débit d'air mélangé étant au moins égal à 4800 m3 par heure.
7. Procédé de conditionnement et de diffusion d'air dans un véhicule équipé d'au moins
une installation de ventilation comportant des diffuseurs pour diffuser chacun une
partie de l'air mélangé, les diffuseurs comportant un col de sortie d'air mélangé,
selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de l'air sortant, mesurée
au col des diffuseurs, est comprise environ dans la gamme de 4,5 m/s à 5,5 m/s.
8. Procédé de conditionnement et de diffusion d'air dans un véhicule équipé d'au moins
une installation de ventilation comportant des diffuseurs à induction pour diffuser
chacun une partie de l'air mélangé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que,
pour chaque diffuseur, l'air diffusé est mélangé à de l'air ambiant avec un taux d'induction
d'environ 50%.
9. Véhicule pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une installation de ventilation comprenant
des moyens d'introduction (10) d'air intérieur au véhicule en vue de former au moins
un courant d'air entrant intérieur, des moyens d'introduction (11) d'air extérieur
au véhicule en vue de former au moins un courant d'air entrant extérieur, un dispositif
mélangeur (1) pour mélanger ces courants entrants et former un courant d'air mélangé,
un appareillage de refroidissement d'air mélangé comportant un échangeur-évaporateur
(13) par où transite l'air mélangé et des compresseurs (14) fonctionnant sélectivement
pour coopérer avec l'échangeur-évaporateur en réponse à la température de l'air mélangé
détectée par un capteur disposé en amont de l'échangeur-évaporateur (13) de telle
sorte qu'en fonction de cette température aucun compresseur (14) ne fonctionne ou
seulement l'un d'entre eux ou tous les compresseurs simultanément, et des dispositifs
de soufflage (15) pour transmettre l'air mélangé qui a transité dans l'appareillage
de refroidissement à au moins une gaine (17) de circulation d'air mélangé.
10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'installation de ventilation
comporte un dispositif de réchauffage (3) monté en aval de l'échangeur-évaporateur
(13), par où transite l'air mélangé, et fonctionnant sélectivement en réponse à la
température de l'air mélangé détectée par le capteur disposé en amont de l'échangeur-évaporateur.
11. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que
l'installation de ventilation est logée partiellement dans un caisson (5) implanté
entre le plafond et la toiture du véhicule, ce caisson (5) comportant un coffret (7)
dans lequel sont logés des condenseurs (8) et des moto-ventilateurs (9) de l'appareillage
de refroidissement et dont des parois comportent des ouvertures d'entrée d'air extérieur,
et le caisson (5) renferme, hors du coffret (7), l'échangeur-évaporateur (13) et les
compresseurs (14) de l'appareillage de refroidissement, un dispositif de réchauffage
d'air (3), et les dispositifs de soufflage comprenant des ventilateurs (15) ainsi
que leur moteur d'entraînement (16), ce caisson (5) comportant au moins une paroi
munie d'au moins une trappe (10) de reprise d'air intérieur au véhicule.
12. Véhicule selon la revendication 11, caractérisé en ce que le caisson (5) est approximativement
centré par rapport à un plan vertical (6) qui est un plan central longitudinal du
véhicule, et le coffret (7) est disposé à une extrémité du caisson en direction longitudinale
et est centré par rapport au caisson en direction transversale.
13. Véhicule selon la revendication 11, caractérisé en ce que, dans le coffret (7), des
condenseurs (8) de forme allongée s'étendent dans la direction longitudinale du véhicule
le long des parois latérales du coffret, et des moto-ventilateurs (9) sont disposés
entre les condenseurs et présentent un axe central disposé verticalement, et les compresseurs
(14) ainsi que les trappes (10) de reprise d'air sont disposés de part et d'autre
du coffret (7).
14. Véhicule selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'échangeur-évaporateur
(13) est disposé dans le caisson (5) au voisinage d'une extrémité du coffret (7),
et les dispositifs de soufflage sont disposés à l'opposé du coffret (7) dans le caisson
(5).
15. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que l'installation
comporte des gaines de circulation de l'air mélangé comprenant au moins une gaine
haute vitesse (17) dans laquelle les dispositifs de soufflage soufflent l'air mélangé
et au moins une gaine faible vitesse (18) raccordée à la gaine haute vitesse pour
en recevoir l'air mélangé, et la gaine faible vitesse comporte des diffuseurs à induction
(21).
16. Véhicule selon la revendication 15, caractérisé en ce que la gaine faible vitesse
(18) est disposée sur la gaine haute vitesse (17), à laquelle elle est accolée, et
comporte deux parois inférieures latérales (20) s'étendant le long de voussoirs du
véhicule, les diffuseurs à induction (21) étant portés par ces parois inférieures,
le long de laquelle ils s'étendent en au moins une rangée par paroi inférieure latérale.
17. Véhicule selon la revendication 16, caractérisé en ce que chaque paroi inférieure
(20) de gaine basse vitesse (18) comporte deux rangées longitudinales de diffuseurs
(21) dont l'axe longitudinal est incliné par rapport à la verticale, les diffuseurs
d'une rangée étant orientés pour souffler l'air vers une paroi latérale du véhicule
et ceux de l'autre rangée pour souffler l'air vers un couloir central du véhicule.
18. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 9 à 17, caractérisé en ce qu'il
comporte deux installations de ventilation, comportant chacune un caisson (5) dans
lequel sont logés des éléments de l'installation et notamment l'appareillage de refroidissement
(2), à une extrémité respective du véhicule.